Παρασκευή υλικών πορώδους νανοδομής και προσδιορισμός των συνθηκών άριστης οργάνωσης της

Abstract

Μελετήθηκε η ανοδική οξείδωση του Α1 εμπορικής καθαρότητας 99.5% και αναλυτικής καθαρότητας 99.95% σε λουτρό θειικού οξέος διαφόρων συγκεντρώσεων, σε διάφορες θερμοκρασίες λουτρού και πυκνότητες ρεύματος και σε διάφορα ανοδικά δυναμικά και επομένως διάφορες τάσεις ανοδικής οξείδωσης προκειμένου να εξακριβωθούν οι πειραματικές συνθήκες στις οποίες εξασφαλίζεται άριστη εξαγωνική οργάνωση της πορώδους δομής των οξειδίων η οποία συναντάται όταν το ανοδικό δυναμικό ή η τάση ηλεκτρόλυσης είναι γύρω στα 25 V. Έγιναν πειράματα ανοδικής οξείδωσης του ΑΙ, σε συνθήκες αμπεροστατικές και ποτενσιοστατικές, δηλαδή σε σταθερή πυκνότητα ρεύματος και σε σταθερό ανοδικό δυναμικό ή τάση ηλεκτρόλυσης και παρακολουθήθηκε η μεταβολή των υπολοίπων σημαντικών κινητικών χαρακτηριστικών με το χρόνο . Σε αμπεροστατικές συνθήκες παρακολουθήθηκε η μεταβολή του ανοδικού δυναμικού και της τάσης ηλεκτρόλυσης, της μάζας του αναλισκόμενου Α1, της μάζας του παραγόμενου οξειδίου που προσδιορίστηκε με δυο τρόπους (άμεσος πειραματικός προσδιορισμός και με την εφαρμογή κατάλληλων ηλεκτροχημικών κινητικών μοντέλων) και άλλων παραμέτρων που εξάγονται από αυτές με το χρόνο σε διάφορες συνθήκες. Σε ποτενσιοστατικές συνθήκες (σταθερό ανοδικό δυναμικό) παρακολουθήθηκε η μεταβολή της πυκνότητας ρεύματος, του ηλεκτρικού φορτίου, της τάσης ηλεκτρόλυσης, της μάζας του αναλισκόμενου Α1, της μάζας του παραγόμενου οξειδίου και άλλων παραμέτρων που εξάγονται από αυτές με το χρόνο σε διάφορες συνθήκες. Παράλληλα παρακολουθήθηκε η κανονική - ομοιόμορφη ανάπτυξη του οξειδίου ή μη , αφού απαραίτητη προϋπόθεση για την ανάπτυξη της άριστης εξαγωνικής πορώδους δομής είναι η ομοιόμορφη ανάπτυξη του οξειδίου. Με τον τρόπο αυτό προσδιορίστηκαν οι συνθήκες στις οποίες αφενός η ανάπτυξη του οξειδίου είναι κανονική και από την άλλη το ανοδικό δυναμικό ή η τάση ηλεκτρόλυσης στο στάδιο σταθερής ανάπτυξης του οξειδίου αποκτούν τιμή 25 V ή άλλη τιμή γύρω από αυτήν. Επίσης εφαρμόστηκαν κατάλληλα ηλεκτροχημικά μοντέλα για τον προσδιορισμό πολύ σημαντικών παραμέτρων όπως είναι οι αριθμοί μεταφοράς κατιόντων ΑΙ 3 + και ανιόντων 0 2 - στο στρώμα φράγματος του οξειδίου. Τα πειραματικά αποτελέσματα της παρούσας εργασίας οδήγησαν σε πολύ ενδιαφέροντα συμπεράσματα τα οποία αναμένεται να συμβάλουν αφενός μεν στην πλήρη κατανόηση του μηχανισμού και της κινητικής της ανάπτυξης των ανοδικών οξειδίων του Α1 και αφετέρου να δώσουν νέα ώθηση στη σχετική ερευνητική προσπάθεια για την επίτευξη της άριστης οργάνωσης της πορώδους δομής σε διάφορες συνθήκες που αποτελεί σήμερα κρίσιμη παράμετρο για την εφαρμογή των πορωδών ανοδικών οξειδίων του αλουμινίου στην νανοτεχνολογία. Αυτά ενδιαφέρουν την ανάπτυξη των μεθόδων παραγωγής φιλμ ανοδικών οξειδίων του Al επιθυμητής νανοδομής και φύσης που βρίσκουν πολλές επιστημονικές και τεχνολογικές εφαρμογές όχι μόνο στην νανοεπιστήμη - νανοτεχνολογία αλλά και σε πολλές άλλες περιοχές.